JP6976143B2 - Water treatment system and water treatment method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、水処理システム及び水処理方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a water treatment system and a water treatment method .
水処理プラントでは、処理すべき原水への凝集剤の注入量を制御する凝集剤注入制御装置が用いられている。しかしながら、従来の凝集剤注入制御装置による制御では、凝集剤の注入量をリアルタイムに、かつ原水の水質に応じた適切な量に制御することは困難であった。そのため、処理後の水(以下「処理水」という。)の水質が安定せず、凝集剤の注入量が必要以上に増加してしまう可能性があった。 In a water treatment plant, a flocculant injection control device that controls the injection amount of the flocculant into the raw water to be treated is used. However, it has been difficult to control the injection amount of the flocculant in real time and to an appropriate amount according to the water quality of the raw water by the control by the conventional flocculant injection control device. Therefore, the water quality of the treated water (hereinafter referred to as "treated water") may not be stable, and the injection amount of the flocculant may increase more than necessary.
本発明が解決しようとする課題は、凝集剤の注入量をより適切な量に制御することができる凝集剤注入制御装置、凝集剤注入制御方法及び凝集剤注入制御システムを提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a flocculant injection control device, a flocculant injection control method, and a flocculant injection control system capable of controlling the injection amount of the flocculant to a more appropriate amount.
実施形態の水処理システムは、pH調整剤注入装置と、凝集剤注入装置と、pH計と、凝集剤注入制御装置とを持つ。pH調整剤注入装置は、被処理水のアルカリ度が所定の値となるように、原水に注入するpH調整剤の注入量を決定する。凝集剤注入装置は、被処理水にアルミニウムを主成分とする凝集剤を注入する。pH計は、原水とpH調整剤と凝集剤とが混和した被処理水のpHを測定する。凝集剤注入制御装置は、凝集剤の注入量を制御する。凝集剤注入制御装置は、目標値算出部と、注入量制御部と、を持つ。目標値算出部あ、pH計が測定した被処理水のpHに基づいて被処理水中のフロックの荷電状態の目標値を算出する。注入量制御部は、前記目標値算出部によって算出されたフロックの荷電状態の目標値に基づいて、前記被処理水中のフロックの荷電状態が、前記目標値に近づくように前記凝集剤注入量を制御する。 The water treatment system of the embodiment includes a pH adjuster injection device, a coagulant injection device, a pH meter, and a coagulant injection control device. The pH adjuster injection device determines the injection amount of the pH adjuster to be injected into the raw water so that the alkalinity of the water to be treated becomes a predetermined value. The coagulant injection device injects a coagulant containing aluminum as a main component into the water to be treated. The pH meter measures the pH of the water to be treated, which is a mixture of raw water, a pH adjuster and an agglutinant. The flocculant injection control device controls the injection amount of the flocculant. The coagulant injection control device has a target value calculation unit and an injection amount control unit. Target value calculation unit Ah, the target value of the charge state of the flocs in the water to be treated is calculated based on the pH of the water to be treated measured by the pH meter. The injection amount control unit sets the coagulant injection amount so that the charge state of the flocs in the water to be treated approaches the target value based on the target value of the charge state of the flocs calculated by the target value calculation unit. Control.
以下、実施形態の水処理システム及び水処理方法を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the water treatment system and the water treatment method of the embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の凝集剤注入制御システム2を備える水処理プラント1の構成の具体例を示す図である。水処理プラント1は、固液分離機能を備える設備であれば、特定の設備に限定されない。固液分離機能は、液体に含まれている懸濁物等の固形物を凝集剤によって凝集及び沈降させることで液体から分離する機能である。水処理プラント1は、例えば、浄水場であってもよいし、製紙工場や食品工場などの各種工場に設けられた水処理設備であってもよい。水処理プラント1が浄水場である場合、原水は、例えば、河川水、ダム湖水、地下水、雨水、下水である。一方、水処理プラント1が製紙工場又は食品工場である場合、原水は、例えば、工業排水である。以下、水処理プラント1は、一例として浄水場として記述する。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a specific example of the configuration of a
例えば、図1に示す水処理プラント1は、固液分離機能を実現する手段として凝集剤注入制御システム2、pH調整剤注入装置3及び各貯水部を備える。例えば、各貯水部は、着水井10、混和池20(急速混和池)、フロック形成池30−1〜30−3、沈殿池40、ろ過池50及び浄水池60である。各貯水部のうち、着水井10は、被処理水の流れに関して最も上流に位置する。各貯水部のうち、浄水池60は、被処理水の流れに関して最も下流に位置する。
For example, the
着水井10は、水処理プラント1に送られてきた原水を貯え、原水から植物や土砂等の比較的比重の大きい不要物を分離して後段の貯水部に送水する設備である。ここでいう原水とは水処理プラント1の処理対象となる水のことであり、水処理プラント1の内外から着水井10に送られる。以下では、この原水を含め、水処理プラント1において処理中の水を「被処理水」と記載し、処理を終えて放流又は再利用可能となった水を「処理済み水」と記載する。即ち、原水は初期状態の被処理水ということができる。
The
着水井10には水質計11が備えられる。水質計11は着水井10内の被処理水の水質を測定する。例えば、水質は、濁度や色度、水温、導電率、pH(水素イオン濃度指数)、アルカリ度(酸消費量)等の諸量によって表される。水質計11は、これら諸量の測定によって得られた水質を示す情報を凝集剤注入制御システム2に送信する。着水井10では、植物や土砂等の比較的大きな不要物が沈殿によって被処理水から分離される。これらの不要物が分離された上澄みの水(以下「上澄み水」という。)は、沈殿によって分離されずに残留した懸濁物を含んだ状態で後段の混和池20に送られる。なお、着水井10の上流側には流量調整弁13が備えられ、この流量調整弁13によって着水井10に流入する原水の流量が調整される。
The
着水井10と混和池20との間の配管には流量計12が備えられる。流量計12は、着水井10から混和池20に送られる上澄み水の流量を測定する。流量計12は、着水井10から混和池20に送られる上澄み水の流量を示す情報を、凝集剤注入制御システム2に送信する。
A
なお、着水井10と混和池20との間の配管(水路)には、pH調整剤注入装置3によってpH調整剤が注入される。pH調整剤には酸性のものとアルカリ性のものとがある。例えば、硫酸や塩酸は酸性のpH調整剤であり、水酸化ナトリウム(別名:苛性ソーダ)はアルカリ性のpH調整剤である。pH調整剤注入装置3は、被処理水の水質に基づいて酸性又はアルカリ性のどちらのpH調整剤を注入すべきかを決定するとともに、混和池20における被処理水のアルカリ度が所定の値となるようにpH調整剤の注入量を決定する。例えば、アルカリ性のpH調整剤を注入する場合、pH調整剤注入装置3は、混和池20における被処理水のアルカリ度が20±5[mg/l]程度となるように注入量を決定する。なお、pH調整剤は、混和池20に直接注入されてもよい。また、pH調整剤の注入は、ポンプ等の手動操作によって実現されてもよいし、pH調整剤注入装置3が電動ポンプを制御することによって実現されてもよい。
The pH adjuster is injected into the pipe (water channel) between the landing well 10 and the mixing
混和池20には、上澄み水が着水井10から送られる。凝集剤注入制御システム2は混和池20の水(以下「混和水」という。)に凝集剤を注入する。例えば、凝集剤には、ポリ塩化アルミニウム(PAC:Poly Aluminum Chloride)や硫酸アルミニウム(硫酸ばんど)などがある。以下、これらの凝集剤又はpH調整剤等が水に注入される工程を「薬注工程」という。
The supernatant water is sent from the landing well 10 to the mixing
通常、懸濁物の表面は、水中ではマイナスに帯電している。一方、凝集剤は、水中ではプラスに帯電している。従って、凝集剤は懸濁物に付着する。懸濁物に付着した凝集剤は、懸濁物のマイナスの荷電を打ち消すことによって、懸濁物の表面電荷を0[mV]に近づける。懸濁物の表面電荷が0[mV]に近づくに従い、ゼータ電位は0[mV]に近づく。従って、凝集剤は、懸濁物同士の反発を弱めて衝突回数を増加させる作用を有する。この凝集剤の作用により、衝突したフロック同士が徐々に集塊化していき、より大きなフロックの形成が促進される。 Normally, the surface of the suspension is negatively charged in water. On the other hand, the flocculant is positively charged in water. Therefore, the flocculant adheres to the suspension. The flocculant adhering to the suspension brings the surface charge of the suspension closer to 0 [mV] by canceling the negative charge of the suspension. As the surface charge of the suspension approaches 0 [mV], the zeta potential approaches 0 [mV]. Therefore, the flocculant has the effect of weakening the repulsion between the suspensions and increasing the number of collisions. Due to the action of this flocculant, the flocs that collide with each other gradually agglomerate, and the formation of larger flocs is promoted.
混和池20には攪拌装置21及びpH計22が備えられる。攪拌装置21(急速攪拌装置)は混和池20の水を攪拌する。例えば、攪拌装置21はフラッシュミキサである。攪拌装置21にはモータが接続されており、攪拌スピードが可変であってもよい。pH計22は混和池20の水のpHを連続的に測定する。pH計22は混和池20の水のpHを、予め定められた周期で間欠的に測定してもよい。例えば、pH計22は10分周期でpHを測定する。pH計22は、混和池20の水のpHの値を示す情報を、凝集剤注入制御システム2に送信する。pH計22は、混和池20とフロック形成池30−1との間の配管に備えられていてもよい。
The mixing
フロック形成池30−1〜30−3のうち、フロック形成池30−1は、被処理水の流れに関して最も上流に位置する。フロック形成池30−1〜30−3のうち、フロック形成池30−3は、被処理水の流れに関して最も下流に位置する。 Of the floc forming ponds 30-1 to 30-3, the floc forming pond 30-1 is located most upstream with respect to the flow of the water to be treated. Of the floc forming ponds 30-1 to 30-3, the floc forming pond 30-3 is located most downstream with respect to the flow of the water to be treated.
フロック形成池30−1には、混和池20から被処理水が送られる。フロック形成池30−1には攪拌装置31−1が備えられる。攪拌装置31−1は、モータに駆動されることによって、フロック形成池30−1の被処理水を攪拌する。例えば、攪拌装置31−1はフロキュレータである。攪拌装置31−1によって攪拌された被処理水中では、微細なフロックが衝突を繰り返すことによってより大きな粒径のフロックが形成される。
Water to be treated is sent from the mixing
フロック形成池30−2には、フロック形成池30−1から被処理水が送られる。フロック形成池30−2には攪拌装置31−2が備えられる。例えば、攪拌装置31−2は、攪拌装置31−1と同様のフロキュレータであり、攪拌装置31−1と比較して弱い力でフロック形成池30−2の水を攪拌する。フロック形成池30−1と同様に、フロック形成池30−2では、攪拌装置31−2の攪拌によるフロック同士の衝突によってより大きなフロックが形成される。 Water to be treated is sent from the floc forming pond 30-1 to the floc forming pond 30-2. The floc forming pond 30-2 is provided with a stirrer 31-2. For example, the stirring device 31-2 is a floculator similar to the stirring device 31-1 and stirs the water in the floc forming pond 30-2 with a weaker force than the stirring device 31-1. Similar to the floc forming pond 30-1, in the floc forming pond 30-2, a larger floc is formed by the collision between the flocs due to the stirring of the stirring device 31-2.
フロック形成池30−3には、フロック形成池30−2から被処理水が送られる。フロック形成池30−3には攪拌装置31−3が備えられる。例えば、攪拌装置31−3は、攪拌装置31−2と同様のフロキュレータであり、攪拌装置31−2と比較して弱い力でフロック形成池30−3の水を攪拌する。フロック形成池30−2と同様に、フロック形成池30−3では、攪拌装置31−3の攪拌によるフロック同士の衝突によって、フロックはさらに大きなフロックへと成長する。これによって、フロック形成池30−3の被処理水中では、フロック形成池30−1及び30−2と比較して粒径の大きいフロックが形成される。以下、フロック形成池30−1〜30−3に共通する事項の説明においては、符号の一部を省略して、フロック形成池30−1〜30−3を「フロック形成池30」と表記する。 Water to be treated is sent to the floc forming pond 30-3 from the floc forming pond 30-2. The floc forming pond 30-3 is provided with a stirring device 31-3. For example, the stirring device 31-3 is a floculator similar to the stirring device 31-2, and stirs the water in the floc forming pond 30-3 with a weaker force than the stirring device 31-2. Similar to the floc forming pond 30-2, in the floc forming pond 30-3, the flocs grow into larger flocs due to the collision between the flocs due to the stirring of the stirring device 31-3. As a result, in the water to be treated of the floc forming pond 30-3, flocs having a larger particle size than those of the floc forming ponds 30-1 and 30-2 are formed. Hereinafter, in the description of matters common to the floc forming ponds 30-1 to 30-3, a part of the reference numeral is omitted, and the floc forming ponds 30-1 to 30-3 are referred to as "flock forming pond 30". ..
沈殿池40には、フロック形成池30−3から被処理水が送られる。被処理水は、予め定められた所定時間以上の間沈殿池40に貯留される。この予め定められた所定時間は、例えば3時間である。沈殿池40では、所定時間の沈殿によってフロックが被処理水から分離される。以下、フロックが被処理水から分離される工程を「分離工程」という。沈殿池40の最下流部では、沈殿によって得られた上澄み水に対してオゾン処理及び生物活性炭処理の少なくとも一方がさらに施されてもよい。
Water to be treated is sent to the settling
沈殿池40には水質計41が備えられる。水質計41は、沈殿池40内の上澄み水の水質を測定する。例えば、水質計41は上澄み水の水質として濁度及び色度を測定する。水質計41は、沈殿池40の最も下流側付近から採取された上澄み水の水質を測定する。水質計41は、これら諸量の測定によって得られた水質を示す情報を凝集剤注入制御システム2に送信する。
The settling
ろ過池50には、沈殿池40の上澄み水が送られる。ろ過池50では、沈殿池40から送られた上澄み水がろ過される。ろ過池50によってろ過された水(以下「清浄水」という。)は、浄水池60に送られる。
The supernatant water of the settling
また、ろ過池50には、水位上昇測定装置51が備えられる。水位上昇測定装置51は、ろ過池50の水位を測定する。例えば、水位上昇測定装置51は、異なる時刻に測定された複数の水位に基づいて水位の上昇を測定する。水位上昇測定装置51は、ろ過池50の水位を示す情報を凝集剤注入制御システム2に送信する。
Further, the
浄水池60では、清浄水に対して塩素等よる殺菌処理が施される。殺菌処理が施された清浄水は、浄水池60から住宅等に送られる。また、浄水池60とろ過池50との間には、ろ過池洗浄ポンプ61が設置される。ろ過池洗浄ポンプ61は浄水池60の水を使ってろ過池50の洗浄を行う。このろ過池50の洗浄によって生じた排水は排泥池62に送られる。
In the purified
排泥池62には、ろ過池50の洗浄によって生じた排水のほか、フロック形成池30や沈殿池40の底部に溜まった汚泥が図示しないポンプ等により引き抜かれて送られてくる。排泥池62に送られた汚泥は汚泥処理施設63に送られる。汚泥処理施設63に送られた汚泥は、脱水処理が施され、浄水場外に運び出される。
In addition to the drainage generated by cleaning the
図2〜図5は、第1の実施形態の凝集剤注入制御システム2が混和水に注入する凝集剤の性質を説明する図である。一般に、浄水場では凝集剤としてPACが用いられることが多い。PACは、塩化アルミニウムの重合体であり、水中において様々な形態で存在しうる。具体的には、PACは水中において、第1形態のアルミニウム(以下「第1形態アルミニウム」という。)と、第2形態のアルミニウム(以下「第2形態アルミニウム」という。)と、第3形態のアルミニウム(以下「第3形態アルミニウム」という。)と、が混合した状態で存在する。第1形態アルミニウム、第2形態アルミニウム及び第3形態アルミニウムの混合の比率は、PACが添加された被処理水のpH又はアルカリ度等に応じて異なる。
2 to 5 are views for explaining the properties of the flocculant to be injected into the miscible water by the flocculant
第1形態アルミニウムは、PACが第2形態アルミニウム又は第3形態アルミニウムと比較して小さい分子構造に変化した形態である。第1形態アルミニウムは、モノマーアルミニウムと呼ばれる。第1形態アルミニウムは、第2形態アルミニウム又は第3形態アルミニウムと比較して凝集反応における寄与が小さい。 The first form aluminum is a form in which the PAC is changed to a smaller molecular structure as compared with the second form aluminum or the third form aluminum. The first form aluminum is called monomeric aluminum. The first form aluminum has a smaller contribution to the agglutination reaction than the second form aluminum or the third form aluminum.
第2形態アルミニウムは、PACが多価のイオン性ポリマーに変化した形態である。第2形態アルミニウムは、ポリマーアルミニウムと呼ばれる。第2形態アルミニウムは、荷電中和作用に大きく寄与する。 The second form aluminum is a form in which PAC is transformed into a polyvalent ionic polymer. The second form aluminum is called polymer aluminum. The second form aluminum greatly contributes to the charge neutralizing action.
第3形態アルミニウムは、PACが比較的分子構造の大きなコロイド状のアルミニウムと不溶態のアルミニウムとに変化した形態である。第3形態アルミニウムは、凝集反応における架橋作用に大きく寄与する。従って、第3形態アルミニウムは、フロックが大きくなり沈降しやすい状態となることに大きく寄与する。第3形態アルミニウムの量が不足している場合、荷電中和が良好に進んだとしても架橋作用がうまく働かないため、フロックは大きくならない。この場合、フロックが沈降しにくいため、被処理水の濁度はあまり低下しない。このような観点から、良好な(大きく、沈降性の良い)フロックを形成するためには、第2形態アルミニウムと第3形態アルミニウムとの割合が重要となる。 The third form aluminum is a form in which PAC is changed into colloidal aluminum having a relatively large molecular structure and insoluble aluminum. The third form aluminum greatly contributes to the cross-linking action in the agglutination reaction. Therefore, the third form aluminum greatly contributes to a state in which the flocs become large and settle easily. When the amount of the third form aluminum is insufficient, the flock does not increase because the cross-linking action does not work well even if the charge neutralization proceeds well. In this case, the turbidity of the water to be treated does not decrease so much because the flocs do not easily settle. From this point of view, the ratio of the second form aluminum to the third form aluminum is important in order to form good (large and good sedimentation) flocs.
以下、第1形態アルミニウム量、第2形態アルミニウム量及び第3形態アルミニウム量の合計量に占める第1形態アルミニウム量の比率を「第1形態アルミニウム比率」という。同様に、上記合計量に占める第2形態アルミニウム量の比率を「第2形態アルミニウム比率」といい、同合計量に占める第3形態アルミニウム量の比率を「第3形態アルミニウム比率」という。第1形態アルミニウム比率、第2形態アルミニウム比率及び第3形態アルミニウム比率は、例えば、フェロン法によって測定可能である。 Hereinafter, the ratio of the amount of the first form aluminum to the total amount of the first form aluminum amount, the second form aluminum amount and the third form aluminum amount is referred to as "the first form aluminum ratio". Similarly, the ratio of the amount of the second form aluminum to the total amount is referred to as the "second form aluminum ratio", and the ratio of the third form aluminum amount to the total amount is referred to as the "third form aluminum ratio". The first form aluminum ratio, the second form aluminum ratio and the third form aluminum ratio can be measured by, for example, the ferron method.
上述したとおり、第2形態アルミニウムは、第1形態アルミニウム及び第3形態アルミニウムと比較して、懸濁物表面の荷電中和作用に優れている。従って、懸濁物や微細なフロック同士は、水中の第2形態アルミニウム比率が高いほど効果的に凝集する。一方、第3形態アルミニウムは、第1形態アルミニウム及び第2形態アルミニウムと比較して、フロック同士の架橋作用に優れている。従って、ある程度の大きさに成長したフロック同士は、水中の第3形態アルミニウム比率が高いほど効果的に凝集する。 As described above, the second form aluminum is superior to the first form aluminum and the third form aluminum in the charge neutralizing action on the surface of the suspension. Therefore, suspensions and fine flocs are more effectively aggregated as the ratio of the second form aluminum in water is higher. On the other hand, the third form aluminum is superior to the first form aluminum and the second form aluminum in the cross-linking action between flocs. Therefore, the flocs grown to a certain size are more effectively aggregated as the ratio of the third form aluminum in the water is higher.
図2は、被処理水のpHと第2形態アルミニウム比率との関係性の具体例を示す図である。横軸は被処理水のpHを示す。縦軸は被処理水における第2形態アルミニウム比率を示す。被処理水のpHと第2形態アルミニウム比率との関係性は、フェロン法又はそれに基づく測定方法により各形態のアルミニウム濃度を測定することによって取得することができる。図2に示すように、第2形態アルミニウム比率は、被処理水のpHが中性付近(例えばpH=7.5)から酸性方向に向かうほど(すなわちpHが低くなるほど)高くなり、所定のpH閾値(図2の例ではpH=6.0)未満で飽和する。このように、pHの値がpH閾値未満である被処理水が持つ第2形態アルミニウムの増加ポテンシャルは、pHの値がpH閾値以上である被処理水が持つ増加ポテンシャルよりも低いことが分かる。 FIG. 2 is a diagram showing a specific example of the relationship between the pH of the water to be treated and the ratio of the second form aluminum. The horizontal axis shows the pH of the water to be treated. The vertical axis shows the ratio of the second form aluminum in the water to be treated. The relationship between the pH of the water to be treated and the ratio of the second form aluminum can be obtained by measuring the aluminum concentration of each form by the ferron method or a measuring method based on the ferron method. As shown in FIG. 2, the ratio of the second form aluminum increases as the pH of the water to be treated increases from near neutrality (for example, pH = 7.5) toward the acidic direction (that is, as the pH decreases), and becomes a predetermined pH. It saturates below the threshold (pH = 6.0 in the example of FIG. 2). As described above, it can be seen that the increasing potential of the second form aluminum contained in the water to be treated having a pH value less than the pH threshold value is lower than the increasing potential possessed by the water to be treated having a pH value equal to or higher than the pH threshold value.
図3は、被処理水のアルカリ度と第2形態アルミニウム比率との関係性を示す図である。横軸は被処理水のアルカリ度を示す。縦軸は被処理水における第2形態アルミニウム比率を示す。図2と同様に、被処理水のアルカリ度と第2形態アルミニウム比率との関係性は、各形態のアルミニウム濃度を測定することによって取得することができる。図3に示すように、第2形態アルミニウム比率は、被処理水のアルカリ度が高くなるほど高くなり、所定のアルカリ度閾値(図3の例では約30[mg/l])以上で飽和する。このように、アルカリ度の値がアルカリ度閾値以上である被処理水が持つ第2形態アルミニウムの増加ポテンシャルは、アルカリ度の値がアルカリ度閾値未満である被処理水が持つ増加ポテンシャルよりも低いことが分かる。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the alkalinity of the water to be treated and the ratio of the second form aluminum. The horizontal axis shows the alkalinity of the water to be treated. The vertical axis shows the ratio of the second form aluminum in the water to be treated. Similar to FIG. 2, the relationship between the alkalinity of the water to be treated and the ratio of the second form aluminum can be obtained by measuring the aluminum concentration of each form. As shown in FIG. 3, the ratio of the second form aluminum becomes higher as the alkalinity of the water to be treated becomes higher, and is saturated at a predetermined alkalinity threshold value (about 30 [mg / l] in the example of FIG. 3) or more. As described above, the increasing potential of the second form aluminum of the water to be treated having an alkalinity value equal to or higher than the alkalinity threshold is lower than the increasing potential of the water to be treated having an alkalinity value of less than the alkalinity threshold. You can see that.
図4及び図5は、第1形態アルミニウム比率、第2形態アルミニウム比率及び第3形態アルミニウム比率の具体例を示す図である。具体的には、図4は、第1〜第3の各形態のアルミニウムについて、図2及び図3と同様の各関係性をpH及びアルカリ度が異なる複数の条件で取得することによって得られる。図4において、MAn(nは1から12までの整数)は第1形態アルミニウム比率を表し、PAnは第2形態アルミニウム比率を表し、CAnは第3形態アルミニウム比率を表す。第1形態アルミニウム比率MAn、第2形態アルミニウム比率PAn及び第3形態アルミニウム比率CAnの合計値は100[%]である。 4 and 5 are diagrams showing specific examples of the first form aluminum ratio, the second form aluminum ratio, and the third form aluminum ratio. Specifically, FIG. 4 is obtained by acquiring the same relationships as in FIGS. 2 and 3 for each of the first to third forms of aluminum under a plurality of conditions having different pH and alkalinity. In FIG. 4, Man (n is an integer from 1 to 12) represents the first form aluminum ratio, PAn represents the second form aluminum ratio, and CAN represents the third form aluminum ratio. The total value of the first form aluminum ratio MAn, the second form aluminum ratio PAn, and the third form aluminum ratio CAn is 100 [%].
ここで、図2に示す関係を踏まえれば、図4における第2形態アルミニウム比率PA4(pH=7.5、アルカリ度=10mg/l)は、同じアルカリ度における第2形態アルミニウム比率PA1(pH=6.0、アルカリ度=10mg/l)よりも小さいことが分かる。同様に、図3に示す関係を踏まえれば、図4における第2形態アルミニウム比率PA9(pH=6.0、アルカリ度=30mg/l)は、同じpHにおける第2形態アルミニウム比率PA1(pH=6.0、アルカリ度=10mg/l)よりも大きいことが分かる。これらのことから、第2形態アルミニウム比率PA9は、第2形態アルミニウム比率PA4よりも大きいことが分かる。 Here, based on the relationship shown in FIG. 2, the second form aluminum ratio PA4 (pH = 7.5, alkalinity = 10 mg / l) in FIG. 4 is the second form aluminum ratio PA1 (pH =) at the same alkalinity. It can be seen that it is smaller than 6.0, alkalinity = 10 mg / l). Similarly, based on the relationship shown in FIG. 3, the second form aluminum ratio PA9 (pH = 6.0, alkalinity = 30 mg / l) in FIG. 4 is the second form aluminum ratio PA1 (pH = 6) at the same pH. It can be seen that it is larger than 0.0, alkalinity = 10 mg / l). From these facts, it can be seen that the second form aluminum ratio PA9 is larger than the second form aluminum ratio PA4.
また、図5は、図4においてアルカリ度が20[mg/l]である場合を例として、各形態のアルミニウム比率を棒グラフで表した図である。図5からも分かるように、アルカリ度が同じ場合であっても、各形態のアルミニウム比率はpHの値に応じて異なる。すなわち、荷電中和作用と架橋作用とを良好に進めるためには被処理水のpHの管理が重要である。 Further, FIG. 5 is a bar graph showing the aluminum ratio of each form by taking the case where the alkalinity is 20 [mg / l] in FIG. 4 as an example. As can be seen from FIG. 5, even when the alkalinity is the same, the aluminum ratio of each form differs depending on the pH value. That is, it is important to control the pH of the water to be treated in order to promote the charge neutralization action and the cross-linking action satisfactorily.
そこで、実施形態の凝集剤注入制御システム2は、このような関係性を示す情報(以下「比率情報」という。)を予め記憶する。例えば、凝集剤注入制御システム2は、図4に例示するテーブルを比率情報として記憶してもよい。このような比率情報を予め記憶することにより、凝集剤注入制御システム2は、被処理水のpH及びアルカリ度の測定値に基づいて各形態のアルミニウム比率を推定することが可能となる。
Therefore, the flocculant
図6は、良好なフロックが形成される状況を説明する図である。図6(A)の上図は、被処理水のpHが(ほぼ)中性であり、被処理水中の第2形態アルミニウム量と第3形態アルミニウム量とが(ほぼ)同じで適量である場合に良好なフロックが形成されることを表しており、pHに応じて変化する第2形態アルミニウム量及び第3形態アルミニウム量の変化を表す。ここで、良好なフロックとは、沈降性に優れたフロックを意味し、具体的にはフロック中のゲル状物に占める固形物(懸濁物)の割合(以下「密度」という。)が良好なフロックを意味する。例えば、この密度は、フロックが撮像された画像におけるゲル状物部分と固形物部分との面積比で表すことができる。図6(B)は、このような状況で形成される良好なフロックの具体例を示す。 FIG. 6 is a diagram illustrating a situation in which good flocs are formed. The upper figure of FIG. 6A shows a case where the pH of the water to be treated is (almost) neutral and the amount of aluminum in the second form and the amount of aluminum in the third form in the water to be treated are (almost) the same and appropriate. It shows that good flocs are formed in the above, and shows the change in the amount of the second form aluminum and the third form aluminum which changes depending on the pH. Here, a good floc means a floc having excellent sedimentation property, and specifically, a ratio of a solid substance (suspension) to a gel-like substance in the floc (hereinafter referred to as "density") is good. Means flock. For example, this density can be expressed as the area ratio of the gel-like part to the solid part in the image in which the flocs are captured. FIG. 6B shows a specific example of good flocs formed in such a situation.
このように、荷電中和作用に貢献する第2形態アルミニウムの量と、架橋作用に貢献する第3形態アルミニウムの量とが被処理水中の懸濁物に対して適量である場合に、密度が良好であり、ある程度大きな粒径を持つフロックが形成される。また、図6(A)の下図は、図6(B)に示すような良好なフロックが形成されて効率良く沈降分離されることにより、被処理水の濁度が、分離されたフロック分だけ原水時点から低下することを表している。すなわち、良好なフロックが形成される状況において、被処理水の濁度の低下率が最も高くなり、被処理水中に残留する不要物(懸濁物や沈降しない微小フロックなど)の量も少なくなる。 As described above, when the amount of the second form aluminum contributing to the charge neutralizing action and the amount of the third form aluminum contributing to the cross-linking action are appropriate amounts with respect to the suspension in the water to be treated, the density becomes high. Flocks that are good and have a reasonably large particle size are formed. Further, in the lower figure of FIG. 6 (A), good flocs as shown in FIG. 6 (B) are formed and settled and separated efficiently, so that the turbidity of the water to be treated is only the separated flocs. It shows that it will decrease from the time of raw water. That is, in a situation where good flocs are formed, the rate of decrease in turbidity of the water to be treated is the highest, and the amount of unnecessary substances (suspension, fine flocs that do not settle, etc.) remaining in the water to be treated is also small. ..
図6(B)に示すように、被処理水中における第2形態アルミニウム比率と第3形態アルミニウムと比率とが適切である場合、固形物が詰まった良好な密度のフロックが形成される。また、良好なフロックは壊れにくく、良好なフロックが形成される状況では、注入した凝集剤が無駄なくフロック中に取り込まれる。そのため、良好なフロックが形成されるように被処理水のpHを制御することにより、被処理水中に残留する凝集剤の量も少なくすることができ、被処理水の濁度をより効果的に低下させることができる。 As shown in FIG. 6B, when the ratio of the second form aluminum to the third form aluminum in the water to be treated is appropriate, a floc having a good density filled with solid matter is formed. Also, good flocs are hard to break, and in situations where good flocs are formed, the injected flocculant is incorporated into the flocs without waste. Therefore, by controlling the pH of the water to be treated so that good flocs are formed, the amount of flocculant remaining in the water to be treated can be reduced, and the turbidity of the water to be treated can be made more effective. Can be reduced.
図7は、不良なフロックが形成される状況を説明する図である。図7(A)の上図は、図6に示した良好な凝集状態が崩れた状態でフロックが形成される状況を示している。例えば、凝集状態1はpHが酸性側に傾いた状態であり、荷電中和作用に貢献する第2形態アルミニウムが過剰に存在している状態である。このような状態ではフロックの架橋作用が十分に働かないため、図7(B)に示すように密度は良好であっても粒径が小さく、沈降性の悪いフロックが形成されてしまう。そのため、このような凝集状態では、被処理水から不要物を十分に分離することができず、被処理水の濁度を十分に低下させることができしない。
FIG. 7 is a diagram illustrating a situation in which defective flocs are formed. The upper figure of FIG. 7A shows a situation in which flocs are formed in a state where the good agglutination state shown in FIG. 6 is broken. For example, the
一方、凝集状態2はpHがアルカリ性側に傾いた状態であり、架橋作用に貢献する第3形態アルミニウムが過剰に存在している状態である。このような状態では、フロックの架橋作用が促進されて粒径の大きなフロックが形成されるが、図7(C)に示すようにフロック全体に占めるゲル状物の割合が高くなり密度の低い不良なフロックが形成されてしまう。このように形成されたフロックは壊れやすく、微小なフロックの破片が被処理水中に残留し、結果として被処理水の濁度を上げてしまうことになる。
On the other hand, the
さらに、このようなフロックの破片は、凝集剤を含んでいるため被処理水中の凝集剤の残留量を増加させることになり、被処理水のアルミニウム濃度を高めることになる。そして、被処理水中に残留したアルミニウムは、後段に存在するろ過池50(例えば砂ろ過池)の目詰まりの要因となる。砂ろ過池の目詰まりはろ過抵抗の上昇を促進するため、ろ過池の洗浄頻度が高くなり、結果としてコストの増加を招くことになる。また、ゲル状物の割合が高いフロックは水分を多く含むため、沈殿池40の下部に堆積する汚泥の性状に影響を及ぼす。そのため、ゲル状物の割合が高いフロックの増加は汚泥処分にかかる時間を増大させ、結果としてコストの増加を招くことになる。
Further, since such floc fragments contain a flocculant, the residual amount of the flocculant in the water to be treated is increased, and the aluminum concentration of the water to be treated is increased. The aluminum remaining in the water to be treated causes clogging of the filtration pond 50 (for example, a sand filtration pond) existing in the subsequent stage. Clogged sand filtration ponds promote an increase in filtration resistance, which increases the frequency of cleaning of the filtration ponds, resulting in increased costs. In addition, since flocs containing a high proportion of gel-like substances contain a large amount of water, they affect the properties of sludge deposited in the lower part of the
図7に示した凝集不良の2ケースにおいては、原水に対する凝集剤の注入量が荷電中和を維持するように決定された場合であっても、凝集時のpHが中性付近から大きく外れてしまった場合には発生しうる現象である。これを回避するため、本実施形態の凝集剤注入制御システム2は、これらの方法とは異なり、荷電状態の制御目標値を荷電中和付近に固定せずに、被処理水のpH等に応じて制御目標値を調整する。なお、別の回避策として、凝集時のpHを測定しながらpHを適切な値に維持する方法や、攪拌装置21の攪拌強度を上げたり、攪拌時間を長くしたりすることでフロックの成長を促進する方法もある。
In the two cases of poor aggregation shown in FIG. 7, even when the injection amount of the flocculant into the raw water was determined to maintain charge neutralization, the pH at the time of aggregation deviated significantly from the vicinity of neutrality. This is a phenomenon that can occur if it does. In order to avoid this, unlike these methods, the flocculant
以下、本実施形態の凝集剤注入制御システム2の構成について詳細に説明する。図1に示すように、凝集剤注入制御システム2は、凝集剤注入装置70、凝集剤注入制御装置80及びリミット調整部90を備える。
Hereinafter, the configuration of the flocculant
凝集剤注入装置70は、注入すべき凝集剤の量を示す情報(以下「注入量情報」という。)を、凝集剤注入制御装置80から取得する。凝集剤注入装置70は、取得した注入量情報に基づいて混和池20に凝集剤を注入する。凝集剤注入装置70は、凝集剤の注入機構として例えばポンプを備える。なお、凝集剤は、混和池20だけでなく、混和池20と着水井10との間の配管(水路)に注入されてもよい。
The
凝集剤注入制御装置80は、被処理水のpHに基づいてフロックの凝集状態の目標値を決定し、決定した目標と、フロックの現在の凝集状態とに基づいて凝集剤の注入量を決定する。フロックの凝集状態は、例えば、流動電流値やフロックの表面電荷の平均値、フロックのゼータ電位等を指標として表される。本実施形態における凝集剤注入制御装置80は、フロックの凝集状態を示す指標としてフロックの表面電荷の平均値を取得するが、これに代えて流動電流値やフロックのゼータ電位(コロイド荷電量)が凝集状態の指標として取得されてもよい。なお、流動電流値やフロックの表面電荷の平均値、フロックのゼータ電位等の値は、凝集剤が注入された被処理水を用いて測定することができる。
The flocculant
凝集剤注入制御装置80は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。凝集剤注入制御装置80は、プログラムの実行によって解析部81、算出部82及び制御部83を備える装置として機能する。なお、凝集剤注入制御装置80の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
The coagulant
解析部81は、混和池20の被処理水(混和水)から取得される情報を解析することにより、被処理水中に存在するフロックの電気泳動速度を取得する。具体的には、解析部81には、混和池20から解析用に採取された一部の混和水が所定の容器(以下「セル」という。)に収容されて取り付けられる。混和水は、混和池20に限らず、フロック形成池30−1〜30−3から取得されてもよい。また、混和水は、水処理プラント1の運転員等によって採取されてもよいし、人手を必要としない専用の採水設備によって採取されてもよい。このように採取された混和水には、懸濁物や微細なフロックが含まれている。以下では、セルに採取された混和水を必要に応じて懸濁液と称する。
The
図8は、懸濁液を収容するセルの具体例を示す図である。図8は、内部に懸濁液300を収容したセル200を示す。セル200の材質は、例えば、ガラスやアクリルなどの透明な材質である。セル200のz軸方向(紙面垂直方向)の深さ(厚み)は、例えば1mm〜3mmである。セル200は、図中x軸の正方向の端部に負極210を、負方向の端部に正極220を備える。また、負極210と正極220とは電圧供給部230に接続され、電圧供給部230によって負極210と正極220との間に電圧が印加される。即ち、負極210と正極220との間に電圧を印加すると、セル200に収容された懸濁液300を介して電場が形成される。印加される電圧は、例えば10〜20Vである。電圧の印加時間は、例えば3〜5分間である。この電圧の印加により、正又は負に帯電した懸濁液300中のフロックが正極又は負極の方向に移動する。以下では、x軸の正方向の移動速度を正値で表し、負方向の移動速度を負値で表す。同様に、y軸の正方向の移動速度を正値で表し、y軸の負方向の移動速度を負値で表す。
FIG. 8 is a diagram showing a specific example of a cell containing a suspension. FIG. 8 shows a
具体的には、表面電荷がマイナスである微細なフロックは電圧の印加によって正極220方向(すなわちx軸の負方向)に電気泳動する。従って、表面電荷がマイナスである懸濁液300内のフロックの電気泳動の平均速度は負値となる。一方、表面電荷がプラスである微細なフロックは電圧の印加によって負極210方向(すなわちx軸の正方向)に電気泳動する。従って、表面電荷がプラスである懸濁液300内のフロックの電気泳動の平均速度は正値となる。
Specifically, fine flocs having a negative surface charge are electrophoresed in the
表面電荷が中和している微細なフロックは、電圧を印加した場合であっても電場の影響を受けずに懸濁液300内を浮遊する。従って、表面電荷が中和している微細なフロックの移動方向は、電圧が印加されている状況においても一定ではない。よって個々のフロックの移動速度のばらつきが大きくなり、移動速度の分散が大きくなる。そのため、表面電荷が中和している微細なフロックの移動速度の分散値は所定値以上となる。つまり、この所定値を閾値として、フロックの移動速度の分散値と比較することによって、フロックの表面電荷が中和しているか否かを把握することができる。
The fine flocs whose surface charge is neutralized float in the
具体的には、図1に示すように、解析部81は、光源部810、撮像部811及び速度測定部812を備える。光源部810は光をセル200に照射する。光源部810は、例えばレーザー光や可視光をセル200に照射する。光源部810は、照射する光の強度や波長を変更可能なように構成されてもよい。光源部810から照射された光は、透明なセル200を透過して撮像部811の光学系に受光される。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
撮像部811はカメラ等の撮像装置を用いて構成される。撮像部811は、懸濁液300の中で電気泳動しているフロックの表面によって反射された散乱光を受光する。例えば、撮像部811はセル200の透明な側面を通して懸濁液300を撮像できるようにセル200の側面に設置される。撮像部811は、電圧の印加によって懸濁液300中を電気泳動しているフロックを所定周期で撮像する。所定周期は、例えば1/3秒周期である。所定周期が1/3秒周期である場合、撮像部811は1秒間に3フレームの画像を生成する。表面電荷が中和している微細なフロックは、x軸方向のみならずy軸方向にも浮遊する。撮像部811は、フロックが撮像された画像を示す情報を、撮像周期ごとに速度測定部812に送信する。
The
速度測定部812は、フロックが撮像された画像に対して、ソフトウェアによる画像解析処理を施す。速度測定部812は、撮像された動画像において懸濁液300中を電気泳動するフロックの位置をそれぞれのフロックごとに測定する。速度測定部812は、異なる撮像時刻における各フロックの位置を測定する。第1撮像時刻と第2撮像時刻との間隔は、例えば、1秒間隔又は1/3秒間隔である。速度測定部812は、第1撮像時刻におけるフロックの位置と第2撮像時刻におけるフロックの位置とに基づいて、フロックの電気泳動速度を測定する。その他、速度測定部812は、二以上の撮像時刻におけるフロックの位置に基づいて、フロックの電気泳動の平均的な速度を測定してもよい。このような測定方法により、速度測定部812はフロックごとの電気泳動速度を測定する。速度測定部812は、フロックごとの電気泳動速度を示す情報を算出部82に送信する。
The
算出部82は、フロックごとの電気泳動速度を示す情報を取得する。算出部82は、取得した情報に基づいて、各フロックの電気泳動速度の平均値を算出する。算出部82は、算出した電気泳動速度の平均値を示す情報を制御部83に出力する。なお、ここで算出される平均値は、各フロックの電気泳動速度の平均的な値を示すものであれば他の統計値に置き換えられてもよい。
The
制御部83は、混和水に対する凝集剤の注入量を制御する。具体的には、制御部83は、被処理水のpHに基づいて被処理水中のフロックの荷電状態の目標値(以下「荷電状態目標値」という。)を決定し、決定した荷電状態目標値と被処理水中のフロックの現在の荷電状態とに基づいて凝集剤の注入量を決定する。制御部83は、決定した凝集剤注入量を示す注入量情報をリミット調整部90に送信する。制御方式は、凝集剤の注入量を操作量とし、フロックの荷電状態を制御量とするフィードバック制御方式であればどのような方式であってもよい。例えば、制御方式には、フィードバック制御方式として一般的なP制御やPI制御、PID制御が用いられてもよい。
The
リミット調整部90は、制御部83から送信された注入量情報に基づいて、最終的に注入する凝集剤の量を決定する。リミット調整部90は、凝集剤注入装置70に対して、決定した注入量で凝集剤を注入することを指示する。
The
具体的には、リミット調整部90は、実際に注入される凝集剤の量が予め設定された範囲を超えないように監視する。例えば、pHが酸性側である場合、荷電中和作用に貢献する第2形態のアルミニウムの量が多くなるため、荷電状態に基づいて凝集剤の注入量を制御しようとすると、算出される凝集剤注入量が低くなる傾向がある。そのため、リミット調整部90が、注入量の下限値を下回らないように凝集剤注入量を決定することで、注入量が少なくなりすぎることによるトラブルの発生を回避することができる。例えば、凝集剤注入量の下限値は10[mg/L]である。
Specifically, the
一方、pHがアルカリ性側である場合、荷電中和作用に貢献する第2形態のアルミニウムの量が少なくなるため、荷電状態に基づいて凝集剤注入率を制御しようとすると、算出される凝集剤注入量が高くなる傾向がある。そのため、リミット調整部90が注入量の上限値を上回らないように凝集剤注入量を決定することで、注入量が多くなりすぎることによるトラブルの発生を回避することができる。例えば、凝集剤注入量の上限値は50[mg/L]である。
On the other hand, when the pH is on the alkaline side, the amount of aluminum in the second form that contributes to the charge neutralization action is small, so when trying to control the coagulant injection rate based on the charge state, the coagulant injection is calculated. The amount tends to be high. Therefore, by determining the flocculant injection amount so that the
なお、pH調整剤として水酸化ナトリウムが注入される場合には、凝集剤の添加によってpHが上昇する場合もあるが、一般的には凝集剤が添加されるとpHは低下する。そのため、混和池20のpHは着水井10で計測されるpHよりも低い値をとるのが一般的である。このような凝集剤の添加によるpHの変動を考慮して、混和池20の水のpHの値には上限値や下限値が定められる場合もある。この場合、凝集剤の注入によって変化したpHがpH計22によって測定されるように、pH計22の測定周期に応じたタイミングで凝集剤が注入される。この場合、リミット調整部90は、pHの測定結果を監視し、pHが上限値から下限値までの範囲内にとどまるように凝集剤の注入量を変更してもよい。
When sodium hydroxide is injected as a pH adjuster, the pH may increase due to the addition of the flocculant, but in general, the pH decreases when the flocculant is added. Therefore, the pH of the mixing
図9は、制御部83の機能構成の具体例を示す図である。制御部83は、目標値算出部831、目標値補正部832、極値制御部833及び注入量制御部834を備える。
FIG. 9 is a diagram showing a specific example of the functional configuration of the
目標値算出部831は、pH計22から混和池20における被処理水のpHを示す情報(以下「pH情報」という。)を取得し、取得したpH情報に基づいて、被処理水のpHに応じた荷電状態目標値を決定する。目標値算出部831は、決定した荷電状態目標値を目標値補正部832に出力する。
The target
目標値補正部832は、水処理プラント1の処理性能を変化させる各種要因(以下「性能要因」という。)に基づいて荷電状態目標値を補正する機能を有する。ここで、水処理プラント1の処理性能は、水処理プラント1が原水から不要物を除去する能力の高さを意味する。一般に、水処理プラントの処理性能は、プラントの構造や処理条件などをはじめとする多くの要素の影響を受ける。
The target
例えば、被処理水の水温が低下するとフロックの凝集が妨げられ処理性能が低下する。この場合、目標値補正部832は、水質計11や水質計41などから被処理水の水質を示す情報(以下「水質情報」という。)を取得し、取得した水質情報に基づいて水温の低下を検知する。この場合、目標値補正部832は、注入する凝集剤の総量を増加させるために荷電状態目標値をプラス側に補正する。
For example, when the water temperature of the water to be treated decreases, the aggregation of flocs is hindered and the treatment performance deteriorates. In this case, the target
また、例えば、混和池20(急速混和池)やフロック形成池30(緩速攪拌池)の攪拌強度が標準的な強度よりも弱く設計されている場合、又はそのような設計変更がなされた場合、フロックの凝集・沈殿作用が抑制され処理性能が低下する。また、混和池20(急速混和池)やフロック形成池30(緩速攪拌池)、沈殿池40における被処理水の滞留時間が標準よりも短く設計されている場合、又はそのような設計変更がなされた場合も同様に処理性能が低下する。この場合、目標値補正部832は、水処理プラント1の設計情報や構成情報等に基づいて目標値の補正が必要であることを検知し、注入する凝集剤の総量を増加させるために荷電状態目標値をプラス側に補正する。
Further, for example, when the stirring strength of the mixing pond 20 (rapid mixing pond) or the floc forming pond 30 (slow speed stirring pond) is designed to be weaker than the standard strength, or when such a design change is made. , The aggregation / precipitation action of flocs is suppressed and the processing performance is lowered. Further, when the residence time of the water to be treated in the mixing pond 20 (rapid mixing pond), the floc forming pond 30 (slow speed stirring pond), and the settling
また、例えば、沈殿池40においてフロックの凝集や沈澱を促進させる構造物が設置されている場合、フロックの凝集・沈殿作用が促進され処理性能が高まる一方で、水処理プラントの運用に必要以上のコストがかかる可能性がある。この場合、目標値補正部832は、設計情報や構成情報等に基づいてそのような構造物の有無を識別する。目標値補正部832は、そのような構造物が設置されている場合には、注入する凝集剤の総量を減少させるために荷電状態目標値をマイナス側に補正する。
Further, for example, when a structure that promotes flocculation and sedimentation is installed in the
また、例えば、沈殿池40やろ過池50の出口付近における水質が基準よりも悪化した場合、又はろ過池50におけるろ過速度が基準よりも速くなった場合、凝集状態が悪化している可能性がある。この場合、目標値補正部832は、水質情報に基づいて凝集状態の悪化を検知する。又は、目標値補正部832は、水位情報に基づいてろ過速度が基準よりも速くなったことを検知する。この場合、目標値補正部832は、注入する凝集剤の総量を増加させるために荷電状態目標値をプラス側に補正する。
Further, for example, when the water quality near the outlets of the settling
目標値補正部832は、このように補正した荷電状態目標値を極値制御部833に出力する。
The target
なお、以上説明した荷電状態目標値の補正は、目標値補正部832が行う補正の一例である。目標値補正部832は、水処理プラント1に関して取得可能な情報であれば、荷電状態目標値の補正が必要であるか否かをどのような情報に基づいて判定してもよい。また、目標値補正部832は、荷電状態目標値の補正が必要であるか否かをどのような基準で判定してもよい。このような補正により、凝集剤注入制御装置80は、水処理プラント1の処理性能の低下を抑制するとともに、水処理にかかるコストを適正化することが可能となる。
The correction of the charge state target value described above is an example of the correction performed by the target
極値制御部833は、極値制御の考え方に基づいて最適な荷電状態目標値を探索する機能を有する。一般に、極値制御は、操作量の微小な振動に対する制御量(又は制御量に基づいて得られる評価量)の変化を観測し、制御量(又は評価量)が極値に近づいていくように操作量を更新していく制御方法である。例えば、極値制御部833は、荷電状態目標値を操作量とし、被処理水の処理にかかるコスト(以下「処理コスト」という。)を評価量として、処理コストが最小となる荷電状態目標値を探索する。なお、評価量は必ずしも処理コストでなくてもよく、水処理プラント1の運転又は運用において最適化の対象となりうる値であればどのようなものであってもよい。
The extreme
例えば、本実施形態における評価量は、水処理プラント1において使用される凝集剤やpH調整剤のコスト、汚泥処分コスト、ろ過池50の洗浄コスト、水処理プラント1が備える機械的構造物の動力コストなどの各種コストの合計(以下「総コスト」という。)として算出される。さらに、総コストには、被処理水の水質に関するコスト(以下「水質コスト」という。)が含まれてもよい。例えば、水質コストは、排水賦課金等の考え方に基づいて水質をコストに換算することによって得ることができる。
For example, the evaluation amount in the present embodiment includes the cost of the flocculant and the pH adjuster used in the
極値制御部833は、目標値補正部832から出力される荷電状態目標値に基づいて、処理コストが最小値に近づいていくような荷電状態目標値を決定及び更新を繰り返し実行する。極値制御部833がこのような荷電状態目標値の決定及び更新を繰り返し行うことで、水処理プラント1の運用にかかる処理コストを最適化することができる。極値制御部833は、このように決定した荷電状態目標値を注入量制御部834に出力する。
The extreme
なお、極値制御は、必ずしも常時実行される必要はなく、観測される評価量と評価量の目標値との乖離が所定の閾値を超えている場合に実行されてもよい。また、本実施形態において、凝集剤注入制御装置80は、必ずしも極値制御部833を備える必要はない。その場合、目標値補正部832によって取得された荷電状態目標値が注入量制御部834に入力されてもよい。
It should be noted that the extreme value control does not necessarily have to be executed all the time, and may be executed when the deviation between the observed evaluation amount and the target value of the evaluation amount exceeds a predetermined threshold value. Further, in the present embodiment, the flocculant
注入量制御部834は、被処理水の電気泳動速度の平均値を示す情報を算出部82から取得する。注入量制御部834は、取得した電気泳動速度の平均値に基づいて被処理水中のフロックの現在の荷電状態(表面電荷)を推定し、推定した現在の荷電状態と、目標値算出部831から送信された荷電状態目標値とに基づいて凝集剤の注入量を決定する。注入量制御部834は、決定した凝集剤注入量をリミット調整部90に送信する。
The injection
一般に、凝集剤の注入量が不足している場合、懸濁物の表面電荷の平均値がマイナスのままとなり懸濁物同士が反発する。そのため、凝集剤の注入量が不足している状況ではフロックの形成は十分に進まない。一方で、凝集剤の注入量が過剰である場合、懸濁物の表面電荷の平均値がプラスになってしまい懸濁物同士が反発する。そのため、凝集剤の注入量が過剰である状況においてもフロックの形成は十分に進まない。 Generally, when the injection amount of the flocculant is insufficient, the average value of the surface charge of the suspension remains negative and the suspensions repel each other. Therefore, the formation of flocs does not proceed sufficiently when the injection amount of the flocculant is insufficient. On the other hand, when the injection amount of the flocculant is excessive, the average value of the surface charge of the suspension becomes positive and the suspensions repel each other. Therefore, the formation of flocs does not proceed sufficiently even in a situation where the injection amount of the flocculant is excessive.
これに対して、凝集剤の注入量が適正である場合、懸濁物の表面電荷が中和して、分子間力の作用により懸濁物同士が互いに引き合う。そのため、凝集剤の注入量が適正である状況ではフロックの形成が進む。従って、凝集剤の注入量は、懸濁物の表面電荷が中和する(ゼータ電位が約0[mV]となる)適正量に制御されることが望ましい。ただし、凝集剤の使用量を抑える必要がある場合においては、凝集剤の注入量は、懸濁物の表面電荷が中和する(ゼータ電位が約0[mV]となる)少し手前の状態となるように若干量少なめに制御されてもよい。この場合、ゼータ電位は−10mV〜−5mVの範囲内であると良いとされている。 On the other hand, when the injection amount of the flocculant is appropriate, the surface charge of the suspension is neutralized, and the suspension attracts each other by the action of the intermolecular force. Therefore, the formation of flocs proceeds when the injection amount of the flocculant is appropriate. Therefore, it is desirable that the injection amount of the flocculant is controlled to an appropriate amount that neutralizes the surface charge of the suspension (the zeta potential becomes about 0 [mV]). However, when it is necessary to reduce the amount of the flocculant used, the injection amount of the flocculant is slightly before the surface charge of the suspension is neutralized (the zeta potential becomes about 0 [mV]). It may be controlled in a slightly smaller amount so as to be. In this case, the zeta potential is preferably in the range of -10 mV to -5 mV.
しかしながら、荷電が中和されるゼータ電位0mV付近に荷電状態目標値を設定した場合であっても、凝集剤の注入量が適切でない場合もある。例えば、図6及び図7において、pHが高い場合は第2形態アルミニウムが少なく第3形態アルミニウムが多い状態である。そのため、荷電中和状態になるまでに注入する凝集剤の量は主に第2形態アルミニウムの存在比率で決まり、第3形態アルミニウムを増加させることになる。そのため、被処理水に注入される凝集剤量が相対的に多くなることになる。このような場合、荷電状態は良好であっても架橋作用を促進する第3形態アルミニウムが過剰に存在するため、粒形は大きいが壊れやすいフロックが生成されやすくなる。つまり、このような状態においては荷電状態目標値を若干マイナス側に設定することによって、第3形態アルミニウムの存在比率を少なくすることで、第2形態アルミニウムと第3形態アルミニウムの両方を効果的に作用させ、目標とする処理水質を達成することができる。このためには、後述する図10及び図11に示すように、荷電状態目標値を、荷電中和となるゼロ付近ではなく、pHに応じて調整すればよい。 However, even when the charge state target value is set near the zeta potential of 0 mV where the charge is neutralized, the injection amount of the flocculant may not be appropriate. For example, in FIGS. 6 and 7, when the pH is high, the amount of the second form aluminum is small and the amount of the third form aluminum is high. Therefore, the amount of the flocculant to be injected until the charge is neutralized is mainly determined by the abundance ratio of the second form aluminum, and the third form aluminum is increased. Therefore, the amount of the flocculant injected into the water to be treated becomes relatively large. In such a case, even if the charged state is good, the third form aluminum that promotes the cross-linking action is excessively present, so that flocs having a large grain shape but are fragile are likely to be generated. That is, in such a state, by setting the charge state target value to a slightly negative side and reducing the abundance ratio of the third form aluminum, both the second form aluminum and the third form aluminum are effectively used. It can act and achieve the target treated water quality. For this purpose, as shown in FIGS. 10 and 11 described later, the charge state target value may be adjusted according to the pH, not near zero, which is the charge neutralization.
一方、pHが低い場合は第2形態アルミニウムが多く第3形態アルミニウムが少ない状態である。そのため、荷電中和状態になるまでに注入する凝集剤の量は主に第2形態アルミニウムの存在比率で決まってくるため、第3形態アルミニウムを減少させることになる。そのため、被処理水に注入される凝集剤量が相対的に少なくなることになる。このような場合、荷電状態は良好であっても架橋作用を促進する第3形態アルミニウムが少ないため、粒形が小さいフロックが生成されやすくなる。つまり、このような状態においては、荷電状態目標値を若干プラス側に設定することによって、第3形態アルミニウムの存在比率を多くすることで、第2形態アルミニウムと第3形態アルミニウムの両方を効果的に作用させ、目標とする処理水質を達成することが可能となる。 On the other hand, when the pH is low, the amount of the second form aluminum is large and the amount of the third form aluminum is small. Therefore, the amount of the flocculant to be injected until the charge is neutralized is mainly determined by the abundance ratio of the second form aluminum, so that the third form aluminum is reduced. Therefore, the amount of the flocculant injected into the water to be treated is relatively small. In such a case, even if the charged state is good, since there is little third form aluminum that promotes the cross-linking action, flocs having a small grain shape are likely to be generated. That is, in such a state, by setting the charge state target value slightly to the plus side and increasing the abundance ratio of the third form aluminum, both the second form aluminum and the third form aluminum are effective. It is possible to achieve the target treated water quality.
そのため、注入量制御部834は、現在の荷電状態が荷電状態目標値未満である場合、凝集剤の注入量を増加させる。一方、現在の荷電状態が荷電状態目標値以上である場合には、凝集剤注入量を減少させる。ここで、凝集剤注入量をどの程度増減させるかは、現在の荷電状態と荷電状態目標値と差に応じて設定される。
Therefore, the injection
なお、注入量制御部834は、凝集剤を連続的に注入する場合には、時間帯ごとの注入量を決定してもよいし、凝集剤を散発的に注入する場合には、時刻ごとの注入量を決定してもよい。
The injection
また例えば、注入量制御部834は、電気泳動の方向が負極方向である(フロックの表面電荷がプラスである)場合、凝集剤の注入量を減少させる。この場合、注入量制御部834は、凝集剤の注入量を減少させることを指示する情報をリミット調整部90に送信する。一方、注入量制御部834は、電気泳動の方向が正極方向である場合(フロックの表面電荷がマイナスである)には、凝集剤の注入量を増加させる。この場合、注入量制御部834は、凝集剤の注入量を増加させることを指示する情報をリミット調整部90に送信する。
Further, for example, the injection
図10及び図11は、被処理水のpHと荷電状態目標値との関係の具体例を示す図である。上述したとおり、被処理水中における各形態のアルミニウム比率は被処理水のpHに応じて異なる。そのため、図10に示すように、荷電状態目標値も被処理水のpHに応じてリアルタイムに変化する。目標値算出部831は、図10のような関係性を示す情報を予め記憶しておき、測定された被処理水のpHに応じて荷電状態目標値を決定する。
10 and 11 are diagrams showing a specific example of the relationship between the pH of the water to be treated and the target value of the charged state. As described above, the ratio of aluminum in each form in the water to be treated varies depending on the pH of the water to be treated. Therefore, as shown in FIG. 10, the charge state target value also changes in real time according to the pH of the water to be treated. The target
なお、被処理水のpHが頻繁に変化する場合、図10に示した関係性に基づいて荷電状態目標値を決定する方法では、荷電状態目標値を頻繁に更新する必要があり、制御が安定しない。そのような場合、荷電状態目標値は、図11に示すように、pHの変動幅に対応する範囲として定義されてもよい。このような定義によれば、pHの変化に対して、被処理水中のフロックの荷電状態が現在の目標値の範囲を超えた場合に荷電状態目標値を更新すればよく、制御を安定させることができる。 When the pH of the water to be treated changes frequently, in the method of determining the charge state target value based on the relationship shown in FIG. 10, it is necessary to frequently update the charge state target value, and the control is stable. do not do. In such a case, the charge state target value may be defined as a range corresponding to the fluctuation range of pH, as shown in FIG. According to such a definition, the charge state target value may be updated when the charge state of the flocs in the water to be treated exceeds the range of the current target value in response to a change in pH, thereby stabilizing the control. Can be done.
また、図11に示すように、被処理水のpHと荷電状態目標値との関係性は、プラント運用上重視されるべき事項に応じて複数パターンの関係性が定義されてもよい。例えば、図11に示すように、処理水質を重視する第1のパターン、処理コストを重視する第2のパターン、両者のバランスを重視する第3のパターンごとに異なる関係性が定義されてもよい。このような関係性を定義することで、プラントの運用方針に応じた適切な荷電状態目標値を選択することができる。 Further, as shown in FIG. 11, the relationship between the pH of the water to be treated and the charge state target value may be defined as a relationship of a plurality of patterns according to matters to be emphasized in plant operation. For example, as shown in FIG. 11, different relationships may be defined for each of the first pattern that emphasizes the quality of treated water, the second pattern that emphasizes the treatment cost, and the third pattern that emphasizes the balance between the two. .. By defining such a relationship, it is possible to select an appropriate charge state target value according to the operation policy of the plant.
このように構成された実施形態の凝集剤注入制御システム2は、被処理水のpHと被処理水中のフロックの荷電状態目標値とに基づいて被処理水に対する凝集剤の注入量を制御することにより、凝集剤の注入量をより適切な量に制御することができる。
The flocculant
(第2の実施形態)
図12は、第2の実施形態の凝集制御システム2aを備える水処理プラント1aの構成の具体例を示す図である。水処理プラント1aは、凝集剤注入制御システム2に代えて凝集剤注入制御システム2aを備える点、流量調整装置4及び攪拌強度調整装置5をさらに備える点で実施形態の水処理プラント1と異なる。図12において、水処理プラント1と同様の構成については図1と同じ符号を付すことにより以下での説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 12 is a diagram showing a specific example of the configuration of the water treatment plant 1a including the
凝集剤注入制御システム2aは、リミット調整部90を備えない点、調整装置100をさらに備える点で第1実施形態の凝集剤注入制御システム2と異なる。調整装置100は、pH調整剤注入装置3、流量調整装置4、攪拌強度調整装置5、凝集剤注入装置70及び凝集剤注入制御装置80と通信可能に構成される。この場合、凝集剤注入制御装置80は、注入量情報を調整装置100に送信する。調整装置100は、凝集剤注入制御装置80から送信された注入量情報に基づいて、pH調整剤注入装置3、流量調整装置4、攪拌強度調整装置5及び凝集剤注入装置70を制御する。
The coagulant
流量調整装置4は、凝集剤注入制御システム2aの制御に基づいて着水井10に対する原水の流入量を調整する。具体的には、流量調整装置4は、流量調整弁13の弁開度を制御することにより原水の流入量を調整する。
The flow
攪拌強度調整装置5は、凝集剤注入制御システム2aの制御に基づいてフロック形成池30−1〜30−3に備えられた攪拌装置31−1〜31−3の攪拌強度を調整する。
The stirring
調整装置100は、凝集剤注入制御装置80から注入量情報を取得し、取得した注入量情報に基づいてpH調整剤注入装置3、流量調整装置4、攪拌強度調整装置5及び凝集剤注入装置70を制御する。
The adjusting
図13は、第2の実施形態における調整装置100の構成の具体例を示す図である。調整装置100は、バスで接続されたCPUやメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。調整装置100は、プログラムの実行によって注入量情報取得部101、攪拌強度制御部102、凝集剤注入制御部103、pH調整剤注入制御部104及び流量制御部105を備える装置として機能する。なお、調整装置100の各機能の全て又は一部は、ASICやPLDやFPGA等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
FIG. 13 is a diagram showing a specific example of the configuration of the adjusting
注入量情報取得部101は、凝集剤注入制御装置80から注入量情報を取得し、取得した注入量情報を攪拌強度制御部102、凝集剤注入制御部103、pH調整剤注入制御部104及び流量制御部105に出力する。
The injection amount
攪拌強度制御部102は、注入量情報に基づいて攪拌装置31−1〜31−3の攪拌強度を決定する。攪拌強度制御部102は、フロック形成池30−1〜30−3において、決定した攪拌強度で被処理水が攪拌されるように攪拌装置31−1〜31−3を制御する。
The stirring
凝集剤注入制御部103は、混和池20において、注入量情報が示す注入量の凝集剤が被処理水に注入されるように凝集剤注入装置70を制御する。
The coagulant
pH調整剤注入制御部104は、注入量情報に基づいて被処理水に対するpH調整剤の注入量を決定する。pH調整剤注入制御部104は、混和池20に送られる被処理水に対して、決定した注入量のpH調整剤が注入されるようにpH調整剤注入装置3を制御する。
The pH adjuster
流量制御部105は、注入量情報に基づいて着水井10に流入させる原水の流入量を決定する。流量制御部105は、決定した流入量の原水が着水井10に流入するように流量調整装置4を制御する。
The flow
このように構成された第2の実施形態の凝集剤注入制御システム2aは、決定した凝集剤注入量に基づいて、凝集剤の注入のみならず、pH調整剤の注入や原水の流入、フロック形成池における攪拌強度を制御することができる。このような制御を行うことにより、水処理プロセスをより精度良く制御することが可能となり、凝集剤の注入量をより適切な量に制御することができる。
The coagulant
なお、調整装置100は、水処理プラント1の運転員による情報入力の操作を受け付けるように構成されてもよい。例えば、調整装置100は、凝集剤又はpH調整剤の注入量を示す情報、着水井10に流入させる原水の流量を示す情報、各攪拌装置の回転数の変更に関する情報等の入力を受け付ける。この場合、調整装置100は、入力された情報に基づいて凝集剤注入量を変更してもよい。また、この場合、調整装置100は、入力された情報に基づいて、各攪拌装置の回転数を変更してもよい。
The adjusting
また、調整装置100は、第1の実施形態の凝集剤注入制御システム2におけるリミット調整部90の機能を備えてもよい。
Further, the adjusting
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、被処理水中のフロックの荷電状態の目標値を算出する目標値算出部831と、目標値算出部831によって算出されたフロックの荷電状態の目標値に基づいて、被処理水中のフロックの荷電状態が、目標値に近づくように凝集剤注入量を制御する注入量制御部834と、を持つことにより、凝集剤の注入量をより適切な量に制御することができる。
According to at least one embodiment described above, the target
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof, as are included in the scope and gist of the invention.
1,1a…水処理プラント、2,2a…凝集剤注入制御システム、3…pH調整剤注入装置、4…流量調整装置、5…攪拌強度調整装置、10…着水井、11…水質計、12…流量計、13…流量調整弁、20…混和池、21…攪拌装置、22…pH計、30,30−1〜30−3…フロック形成池、31−1〜31−3…攪拌装置、40…沈殿池、41…水質計、42…ろ過時間指標測定装置、50…ろ過池、51…水位上昇測定装置、55…浄水池、60…浄水池、61…過池洗浄ポンプ、62…排泥池、70…凝集剤注入装置、80,80a…凝集剤注入制御装置、81…解析部、810…光源部、811…撮像部、812…速度測定部、82…算出部、83…制御部、831…目標値算出部、832…目標値補正部、833…極値制御部、834…注入量制御部、90…リミット調整部、100…調整装置、101…注入量情報取得部、102…攪拌強度制御部、103…凝集剤注入制御部、104…調整剤注入制御部、105…流量制御部、200…セル、210…負極、220…正極、230…電圧供給部、300…懸濁液 1,1a ... water treatment plant, 2,2a ... flocculant injection control system, 3 ... pH adjuster injection device, 4 ... flow rate adjuster, 5 ... stirring intensity adjuster, 10 ... water well, 11 ... water quality meter, 12 ... Flow meter, 13 ... Flow control valve, 20 ... Mixing pond, 21 ... Stirrer, 22 ... PH meter, 30, 30-1 to 30-3 ... Flock forming pond, 31-1 to 1-3 ... Stirrer, 40 ... Sedimentation pond, 41 ... Water quality meter, 42 ... Filtration time index measuring device, 50 ... Filtration pond, 51 ... Water level rise measuring device, 55 ... Water purification pond, 60 ... Purifying pond, 61 ... Over pond cleaning pump, 62 ... Exhaust Mud pond, 70 ... coagulant injection device, 80, 80a ... coagulant injection control device, 81 ... analysis unit, 810 ... light source unit, 811 ... image pickup unit, 812 ... speed measurement unit, 82 ... calculation unit, 83 ... control unit , 831 ... Target value calculation unit, 832 ... Target value correction unit, 833 ... Extreme value control unit, 834 ... Injection amount control unit, 90 ... Limit adjustment unit, 100 ... Adjustment device, 101 ... Injection amount information acquisition unit, 102 ... Stirring intensity control unit, 103 ... coagulant injection control unit, 104 ... adjuster injection control unit, 105 ... flow control unit, 200 ... cell, 210 ... negative electrode, 220 ... positive electrode, 230 ... voltage supply unit, 300 ... suspension
Claims (9)
前記被処理水にアルミニウムを主成分とする凝集剤を注入する凝集剤注入装置と、
前記原水と前記pH調整剤と前記凝集剤とが混和した前記被処理水のpHを測定するpH計と、
前記凝集剤の注入量を制御する凝集剤注入制御装置と
を備える水処理システムであって、
前記凝集剤注入制御装置は、
前記pH計が測定した前記被処理水のpHに基づいて前記被処理水中のフロックの荷電状態の目標値を算出する目標値算出部と、
前記目標値算出部によって算出されたフロックの荷電状態の目標値に基づいて、前記被処理水中のフロックの荷電状態が、前記目標値に近づくように前記凝集剤の注入量を制御する注入量制御部と、
を備える水処理システム。 A pH adjuster injection device that determines the injection amount of the pH adjuster to be injected into the raw water so that the alkalinity of the water to be treated becomes a predetermined value.
A coagulant injection device that injects a coagulant containing aluminum as a main component into the water to be treated, and
A pH meter that measures the pH of the water to be treated, which is a mixture of the raw water, the pH adjuster, and the flocculant.
With a flocculant injection control device that controls the injection amount of the flocculant
It is a water treatment system equipped with
The flocculant injection control device is
A target value calculation unit that calculates a target value of the charge state of flocs in the water to be treated based on the pH of the water to be treated measured by the pH meter.
Based on the target value of the charge state of flocs calculated by the target value calculation portion, the charged state of the flocs in the water to be treated is, injection rate control for controlling the injection amount of the flocculant so as to come close to the target value Department and
A water treatment system equipped with.
電圧を印加した前記被処理水を所定周期で撮像した複数の画像それぞれについて、前記画像に写る複数のフロックの位置を特定し、前記複数の画像における前記フロックの位置の変化に基づいて、前記フロックの荷電状態を表す前記フロックの電気泳動速度を測定する解析部をさらに備え、
前記注入量制御部は、前記フロックの荷電状態の目標値と、前記解析部が測定した前記電気泳動速度が表す前記フロックの荷電状態とに基づくフィードバック制御により、前記凝集剤の注入量を制御する
請求項1に記載の水処理システム。 The flocculant injection control device is
For each of the plurality of images obtained by capturing the water to be treated with a voltage at a predetermined cycle, the positions of the plurality of flocs appearing in the images are specified, and the flocs are based on the change in the position of the flocs in the plurality of images. Further equipped with an analysis unit for measuring the electrophoresis speed of the floc, which represents the charge state of the
The injection amount control unit controls the injection amount of the flocculant by feedback control based on the target value of the charge state of the flock and the charge state of the flock represented by the electrophoresis rate measured by the analysis unit. The water treatment system according to claim 1.
前記被処理水中のフロックの凝集又は沈降に影響を与える要因の発生に応じて前記目標値を補正する目標値補正部と、
をさらに備える、
請求項1または2に記載の水処理システム。 The flocculant injection control device is
A target value correction unit that corrects the target value according to the occurrence of a factor that affects the aggregation or sedimentation of flocs in the water to be treated.
Further prepare,
The water treatment system according to claim 1 or 2 .
請求項3に記載の水処理システム。 The target value correction unit includes the water temperature of the water to be treated, the stirring intensity in the rapid mixing pond that rapidly stirs the water to be treated in which the flocculant is injected, and the residence time of the water to be treated in the rapid mixing pond. The stirring strength in the slow-speed stirring pond that slowly stirs the water to be treated in the subsequent stage of the rapid mixing pond, the residence time of the water to be treated in the slow-speed stirring pond, and the above-mentioned in the subsequent stage of the slow-speed stirring pond. The residence time of the water to be treated in the settling pond that settles and separates the flocs in the water to be treated, the presence or absence of a structure for promoting the settling of flocs in the settling pond, and the water to be treated near the outlet of the settling pond. The occurrence of the factor is based on any one or more of the water quality of the above, the filtration rate in the filter pond that filters the water to be treated in the subsequent stage of the settling pond, and the water quality in the vicinity of the outlet of the filter pond. Detect,
The water treatment system according to claim 3 .
前記注入量制御部によって算出された前記凝集剤の注入量が所定の上限値より多い場合には凝集剤の注入量を前記上限値以下に制御し、前記凝集剤の注入量が所定の下限値より小さい場合には凝集剤の注入量を前記下限値以上に制御するリミット調整部をさらに備える、
請求項1から4のいずれか一項に記載の水処理システム。 The flocculant injection control device is
The injection volume the calculated by the control unit when the injection amount of the aggregating agent is more than a predetermined upper limit value by controlling the injection amount of coagulant below the upper limit, the amount of implanted a predetermined lower limit value of the flocculant If it is smaller than that, a limit adjusting unit for controlling the injection amount of the flocculant to be equal to or higher than the lower limit is further provided.
The water treatment system according to any one of claims 1 to 4 .
請求項5に記載の水処理システム。 The spacing regulating unit determines the upper limit value and the lower limit value based on the p H of the water to be treated the pH meter was measured,
The water treatment system according to claim 5 .
前記被処理水の処理に関するコストである処理コストを算出し、算出した前記処理コストと、前記目標値とに基づいて、前記処理コストが最小値に近づいていくように荷電状態の目標値を更新する極値制御部をさらに備える、
請求項1から6のいずれか一項に記載の水処理システム。 The flocculant injection control device is
Wherein calculating a processing cost is the cost related to the processing of the water to be treated, and calculated the processing costs, pre SL based on the target value, the target value of charge state such that the processing cost approaches the minimum value Further equipped with an extreme value control unit to be updated,
The water treatment system according to any one of claims 1 to 6.
請求項7に記載の水処理システム。 The extreme value control unit uses an amount of a flocculant in the treatment, an amount of a pH adjuster used in the treatment, a cost required for disposing of sludge generated in the treatment, and a filtration pond for filtering the water to be treated. The treatment cost is calculated based on one or more of the cost required for cleaning and the cost required for driving the mechanical structure included in the water treatment system.
The water treatment system according to claim 7 .
前記原水と前記pH調整剤とアルミニウムを主成分とする凝集剤とが混和した前記被処理水のpHを測定し、
測定した前記被処理水のpHに基づいて前記被処理水中のフロックの荷電状態の目標値を算出し、
算出された前記フロックの荷電状態の目標値に基づいて、前記被処理水中のフロックの荷電状態が、前記目標値に近づくように前記凝集剤の注入量を制御し、
前記凝集剤の注入量に従って前記被処理水に前記凝集剤を注入する
水処理方法。 Determine the injection amount of the pH adjuster to be injected into the raw water so that the alkalinity of the water to be treated becomes a predetermined value.
The pH of the water to be treated, which is a mixture of the raw water, the pH adjuster and an aluminum-based flocculant, is measured.
Based on the measured pH of the water to be treated , the target value of the charge state of the flocs in the water to be treated was calculated.
Based on the target value of the charge state of the calculated the flock, the the charged state of the flocs in the water to be treated, to control the injection amount of the flocculant to approach the target value,
The flocculant is injected into the water to be treated according to the injection amount of the flocculant.
Water treatment method.
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